楊得鑫,王孝斌

(1重慶大學建筑城規(guī)學院,重慶400030;2長廈安基建筑設計有限公司,重慶400043)

斯蒂文.霍爾建筑作品中的結構表現(xiàn)

楊得鑫1,王孝斌2

(1重慶大學建筑城規(guī)學院,重慶400030;2長廈安基建筑設計有限公司,重慶400043)

在斯蒂文.霍爾近期代表作品中,結構作為表達建筑之美的手法尤為突出,特別是結構性表皮①的運用,比如北京MOMA,成都來福士等建筑作品.斯蒂文.霍爾通過傳統(tǒng)結構體系組合和變形的手法將建筑整體空間結構體系進行了清晰地表達,通過結構力學邏輯和結構形態(tài)邏輯的結合將結構之美淋漓盡致地表現(xiàn)出來,通過結構構件連接節(jié)點的隱藏和結構表皮的精心處理將整體結構樸實之美完美展現(xiàn).斯蒂文.霍爾將建筑形態(tài)與結構形態(tài)有機結合以表達其建筑作品思想,這為建筑設計提供了另一種構思思路,具有很好的參考價值.

結構體系;力學邏輯;節(jié)點;斯蒂文.霍爾;結構表現(xiàn)

結構如同人類骨架,從其本質上可分為兩個層次來認識:第一,組成結構的細部形式,構造構件及節(jié)點等部分;第二,結構的整體構成關系[1].結構提供建筑的技術支撐的同時,形成了建筑最基本的原始輪廓.隨著新材料和新技術的出現(xiàn),結構自由程度不斷提高,建筑藝術的可能性也越來越多,結構形態(tài)對于建筑表現(xiàn)的作用力也上升為一種造型藝術.美國當代建筑師斯蒂文.霍爾在他的建筑作品中,對于結構的運用,不單是解決技術問題,更重要的是為了創(chuàng)造一種無需隱藏的表現(xiàn)力量.他把結構技術和建筑藝術相結合,實現(xiàn)和諧統(tǒng)一,將結構表現(xiàn)建筑之美作為一種行之有效的創(chuàng)作方法.

1 總體空間結構體系的明晰呈現(xiàn)

結構體系,簡單地說,就是由點、線、面、體組合而成,承載建筑物自身受力及抵抗使用中所產生的各項荷載,以及維持建筑實體的形態(tài),被視作建筑物的骨架.通過結構體系的外露,將結構形態(tài)(全部或局部)直接展現(xiàn)在人們眼前,體現(xiàn)獨特的結構之美.譬如法國巴黎的埃菲爾鐵塔,建筑師將其結構體系完美呈現(xiàn)出來,帶來一種無比震撼的穩(wěn)定之美.觀察斯蒂文.霍爾建筑作品的外觀形體,雖不能完全看到其結構,但能清晰地判斷出所采用的總體結構體系,建筑所傳達的結構美隨著結構體系的不同也有所差別.

在高層及超高層建筑中,斯蒂文.霍爾通常采用多個塔樓加連廊的建筑形式,塔樓采用筒結構,連廊采用鋼拉索結構或者鋼桁架結構.最典型的是北京MOMA,由9個塔樓和8個連廊組成,塔樓采用結構性表皮,從外部即可看出整體為框架-筒結構.在外露的框架結構中,水平和豎向的分隔較密,實際上是一個開孔的筒體體系,因此塔樓結構又可視為筒中筒結構,傳達出一種穩(wěn)定之美.而斯蒂文.霍爾的深圳萬科中心是傳統(tǒng)結構思維的轉換用法,其結構體系本質是由多個塔樓加巨型連廊組合而成,連廊采用鋼結構拉索形式承受其巨大荷載,起支撐作用則有柱群、厚墻和筒體三種結構,而從直觀上可認為是形體的大懸挑,挑戰(zhàn)地球引力,很好地突出了結構力度,傳遞出體量感的強力之美.

斯蒂文.霍爾在中小型建筑中擅長運用梁-柱結構體系,通過對梁構件的復合化、矢量化以及梁斷面形式的多樣化、巨型化[2],改善梁的跨越能力,提高其支撐的穩(wěn)定性,同時外在表現(xiàn)也豐富起來.例如盒狀的四方現(xiàn)代藝術博物館,由相距較遠的電梯井、鋼板組合剪力墻和樓梯井三點支撐上部鋼結構的空中展覽,其中三個支撐結構起到力的承載、傳遞作用,是柱的變形,上部鋼結構完整連續(xù),跨度較大,具有斷面巨大的箱型梁的特點,由此可見,建筑整體就是一個矢量化和巨型化的梁-柱結構,形體簡潔,富有力度,具有強烈的視覺效果.再如丹麥海寧現(xiàn)代藝術博物館,從形體上看是墻-板結構體系,將其單元化后是梁-柱結構體系,梁斷面上直下曲,為鋼桁架結構,是梁構件矢量化的表現(xiàn),使建筑看上去輕柔自然,耐人尋味.

在斯蒂文.霍爾的作品中,建筑通常通過轉折、懸挑、連廊等手法對規(guī)則體塊進行拓展,在常規(guī)結構體系基礎上進行變形、組合等,打破傳統(tǒng)形式,豐富視覺變化,通過結構力量的可視化達到建筑師想傳達的一種視覺體驗(表1).

2 力學邏輯的真實體現(xiàn)

"結構表現(xiàn)"就是以建筑結構為主要表現(xiàn)手段,著重發(fā)掘建筑結構中由于力的存在而產生的藝術因素,即尋找力和藝術的結合點,變抽象的結構概念為生動的建筑語言[3].結構強調明確、清晰的邏輯關系和理性精神,讓人一目了然且清晰的結構邏輯會大大提升建筑的感染力.如電視塔和大跨度屋面結構及橋梁等,其外表形態(tài)與結構的彎矩圖相似度極高,以彎矩圖的形狀作參考點確定建筑的大體形態(tài)既在結構受力上滿足合理要求,又在藝術表現(xiàn)上獨具一格[4].斯蒂文.霍爾常把主結構直接或間接展現(xiàn),將結構受力邏輯完全反映出來,體現(xiàn)建筑以及其結構的形式美、科學美,達到技術與藝術的融合.

表1 斯蒂文.霍爾建筑作品結構體系分析

北京當代MOMA呈圍合形的9座不等高塔樓的結構主體形式為帶斜撐的密柱框架-剪力墻結構,柱距3300mm,柱寬800mm,梁高730mm,在結構收進、突出等結構薄弱處兩側設置型鋼混凝土斜撐或型鋼斜撐,以及在較大洞口上方和轉角洞口兩側設置帶斜撐的整體轉換桁架.建筑師斯蒂文.霍爾將承擔結構作用的外圍結構突出于窗戶之外,虛實對比強烈,整個受力體系清晰地反映在建筑表皮形態(tài)上,受力邏輯表達清晰且明確.在體形收進處的斜撐避免結構剛度的突變,懸挑處的斜撐承受突出部分重力荷載產生的傾覆力矩,將其傳遞到塔樓上,使塔樓整體承受傾覆力矩,減少主體結構的扭轉效應和豎向地震效應.在洞口處的帶斜撐整體桁架轉換結構使得側向位移減少,豎向剛度提高,結構變形減小,在重力荷載作用下轉換桁架橫梁基本處于受拉狀態(tài),中間柱支撐處基本沒有支座負彎矩出現(xiàn),減少了橫梁彎矩和柱中軸力,提高了轉換結構的安全度,使得整個結構體系的受力機制更趨于合理化[5].在視覺上不強調梁、柱、樓板等各個結構構件之間的差異性,將其同一化,形成富于整體而連續(xù)的結構表皮,使得傳統(tǒng)的空間等級變得模糊,各結構構件之間的互相依賴也得到了加強.當受到外力作用時,每個部分都共同參與抗力,相互支撐的結構在空間中將各分散的元素以交互的形態(tài)組織成一體.MOMA結構的合理性和直接性營造出一種穩(wěn)定、樸實之美.

而在其設計的美國麻省理工學院西雅圖學生公寓,由于結構的外骨架采用每塊10英尺X20英尺擁有3~6平方英尺窗洞的預制混凝土板每邊預留鋼筋,通過綁扎、焊接等連接成承重墻,同時使得懸挑跨度得以實現(xiàn).斯蒂文.霍爾為外顯的結構體系提供邏輯依據(jù),在窗側墻涂上不同的顏色以代表預制混凝土板中鋼筋的不同尺寸(圖1),藍色代表5號,綠色代表6號,黃色代表7號,橙色代表8號,紅色代表9號和10號,而沒上色的區(qū)域則是更小的尺寸.同時在視覺上取得理想的藝術效果,與學生的青春活力相和諧.

深圳萬科中心則采用"斜拉橋上蓋房"的做法,實現(xiàn)落地筒體、實腹厚墻、柱支承離地10~15m的上部4~5層結構,中間跨度50~60m,端部懸臂15~ 20m.上部結構重力荷載由預應力拉索、首層鋼結構樓蓋和上部各層混凝土結構樓蓋整體協(xié)同工作傳遞到豎向落地構件---筒體、墻、柱,水平荷載通過各層樓屋蓋傳遞到落地結構(圖2).整體結構平面狹長且多支,為加強各筒體之間的協(xié)同工作能力,保證斜索拉力的有效傳遞,在結構底層和頂層樓層平面內加設水平交叉斜撐,加強面內剛度和承載力,同時兼作承重梁.雖然結構不是直接暴露在外,但通過透明玻璃清晰展現(xiàn),使得建筑的外立面也變得更加豐富,突顯一種剛度之美.

圖1 側墻不同顏色代表鋼筋不同尺寸

圖2 結構體系及傳力示意

斯蒂文.霍爾在作品中常將建筑表皮作為建筑的主要受力體系,承受其他構件的荷載并抵抗側向力的扭轉作用;通過結構的外露傳達結構所傳遞的力學信息,體現(xiàn)清晰而有邏輯的結構形式.在審美上產生視覺平衡的心理,同時由于構件的大量連續(xù)的重復獲得豐富的韻律感和節(jié)奏感,是一種輕修辭、重邏輯的表現(xiàn)手法.建筑結構的受力邏輯直觀、強烈地體現(xiàn),能夠獲得形體的平衡與穩(wěn)定,并且能夠展現(xiàn)結構的強度與剛度,造就一種獨特的表現(xiàn)力.

3 交接節(jié)點的精心隱藏

建筑中最小的構造部分是整體的合理結果,正如整體也是最小構造部件的合理結果一樣.構造的成功不僅僅在于它是否讓人感到一種愉悅,而是使人感覺到由于他們的存在使得整體變得更加連貫和有邏輯[6].結構構件的組成以及結構與圍護構件的組合都要依靠連接來實現(xiàn),連接設計大多以節(jié)點或是細部表現(xiàn)出來.在斯蒂文.霍爾的建筑作品中,在很大程度上完成作品的品質決定于連接構件或者交接節(jié)點的品質.

在連體高層北京MOMA中,采用設置摩擦擺式隔震支座的弱連接方法將連廊與塔樓隔離,在地震作用下,改變固有振動頻率和滯回效應的能量消散有效減小傳遞到結構中的側向力和水平振動,具有更高的承載能力、更大的位移變形能力和更好的耐久性能.由于連接體位于樓板與樓板之間,連接節(jié)點就隱藏于結構之中,從外部無法觀察得到,使人覺得得建筑整體外觀干凈、純粹.

在建筑外觀中,斯蒂文.霍爾通常不將結構的真實材料和梁板柱的連接點暴露在外,而是在表面做了精心的處理,將所有節(jié)點隱藏在表皮之后,使得外觀更加大方、樸素.例如MOMA的結構性表皮,并不是清水混凝土的真實呈現(xiàn),而是采用特種工藝鋁板做外裝飾,為避免產生光污染在表面經(jīng)過特殊處理,窗框部分采用彩色裝飾鋁板,外飾彩色夜光漆從中國古代建筑豐富多彩的色彩中選取的8種互補配對顏色.再如深圳萬科中心的可供仰視的底部,采用鋁板將首層鋼梁組合樓蓋的構造細節(jié)隱藏起來(圖3),鋁板也按設計的功能采用純度較高的顏色,帶來極強的辨識性,同時由于其位于非光線直射部分,陰影中沉著的漫反射使其顯得漂亮而不過分顯眼.同時混凝土的筒體和墻體也外包透明玻璃幕墻獲得整體的統(tǒng)一美感.

圖3 底層彩色鋁板

建筑師斯蒂文.霍爾在設計時常通過精心設計的構造手段將連接構件或節(jié)點隱藏于表皮之后,達到表皮材料掩蓋建筑結構材料及連接節(jié)點的效果,強化整個作品的存在理念.

4 結語

斯蒂文.霍爾在建筑外觀中直接表達真實的結構體系和結構邏輯,強調建筑結構的視覺化、藝術化,將結構形態(tài)作為美的元素清晰呈現(xiàn)出來,體現(xiàn)結構獨特之美.在建筑作品中,建筑師或可更加注重樸實、理性、經(jīng)濟之美,恰當運用結構的合理性和直接性,同時也關注結構構造節(jié)點和細節(jié)的表達,從而塑造層次性的形態(tài)美.由此可見,在建筑創(chuàng)作中,利用結構的科學規(guī)律和美學法則,實現(xiàn)技術與藝術的結合,可賦予建筑作品耐人尋味的魅力.

[1]布正偉,結構構思論[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006: 38-39.

[2]戴航,高燕.梁構.建筑[M].北京:科學出版社,2008:24-30.

[3]俞天琦.當代建筑表皮信息傳播研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2011:131.

[4]徐偉琦,段翔,吳定峰等.結構美學視角下的建筑藝術表現(xiàn)力[J].武漢輕工大學學報,2014(6):88-92.

[5]李勇,肖從真,劉志東.北京當代MOMA工程轉換結構設計[J].土木工程學報,2008(3):77.

[6]王晶.鋼結構建筑節(jié)點及材料的建構學(tectonic)研究[D].西安:西安建筑科技大學,2009:21.

注釋:①結構性表皮,文中是指結構與表皮一體化,承擔建筑的主要或全部荷載,并且結構要素的表現(xiàn)占到相當大的比重,即具有一定肌理的外顯結構,不包括膜結構、充氣結構等特殊結構類型.

圖片來源:

表1:圖A1:A1:http://blog.163.com/sh_bobo/blog/ static 21046942011117114414717/

圖B1:萬科中心水平摩天樓[J].城市環(huán)境設計,2013(6): 116.

圖C1:南京四方美術館平行透視[J].城市環(huán)境設計,2013 (6):93.

圖D1:海寧當代藝術博物館塑造場所[J].城市環(huán)境設計, 2013(6):154.

圖A2-D2:作者自繪

圖1:俞天琦.當代建筑表皮信息傳播研究[D].黑龍江:哈爾濱工業(yè)大學,2011:125.

圖2:作者據(jù)資料繪制

圖3:朱建平.一個綠色巨構---深圳萬科中心[J].建筑創(chuàng)作,2011(1):90.

責任編輯:孫蘇,李紅

Expression of Structure in Architecture Works by Steven Holl

In the recent architecture works of Steven Holl,structure,the means of expressing architectural beauty,is dramatically highlighted,especially Structural Skin①,applied in works like MOMA in Beijing and Raffles City in Chengdu.Through combining and transforming traditional structural system,Steven Holl expresses clearly the overall spatial structure system of architectures.Through combing the logic of structural mechanics and that of morphology,the beauty of structure is incisively presented,and through hiding the joint nodes of structural elements and elaborately treating the structural skin,the beauty of overall structural simplicity is perfectly presented.By combining architectural form and structural form to express architectural thoughts,Steven Holl provides another idea for architectural design.

structural system;mechanical logic;joint nodes;Steven Holl;structural expression

TU318+.1

:A

:1671-9107(2017)01-0017-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2017.01.017

2016-10-26

楊得鑫(1992-),女,重慶人,碩士研究生,主要從事建筑設計及其理論研究.

王孝斌(1991-),男,重慶人,本科,助理建筑師,主要從事建筑設計工作.